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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39364| Título: | Bioretenção de metribuzin em coluna de hidrochar de casca de arroz obtido de carbonização hidrotérmica assistida por ácido |
| Título(s) alternativo(s): | Bioretention of metribuzin in a hydrochar column made from rice husk obtained from acid-assisted hydrothermal carbonization |
| Autor(es): | Boni, Giovani Castardeli |
| Orientador(es): | Souza, Fernanda Batista de |
| Palavras-chave: | Água - Purificação Herbicidas Cascas Adsorção Water - Purification Herbicides Bark Adsorption |
| Data do documento: | 10-Dez-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | BONI, Giovani Castardeli. Bioretenção de metribuzin em coluna de hidrochar de casca de arroz obtido de carbonização hidrotérmica assistida por ácido. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2025. |
| Resumo: | O aumento da presença de herbicidas como o metribuzin em corpos d’água tem impulsionado a busca por métodos sustentáveis de tratamento, e o hidrochar proveniente da casca de arroz surge como alternativa promissora devido ao baixo custo e abundância dessa biomassa. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do hidrochar na remoção de metribuzin em sistemas de leito fixo, determinando sua capacidade adsortiva dinâmica por meio de curvas de ruptura e modelagem cinética. O hidrochar foi produzido por carbonização hidrotérmica assistida por ácido fosfórico, apresentando rendimento entre 42 % e 47 %. As colunas foram preparadas com areia, brita contendo teores de 1 % e 2 % de hidrochar. As análises foram conduzidas a partir de uma curva de calibração altamente linear (R² = 0,9976), permitindo o monitoramento preciso da concentração de metribuzin na saída da coluna. Os resultados mostraram que a coluna sem hidrochar apresenta ruptura quase imediata e saturação em cerca de 25 min, enquanto a coluna com 1 % apresentou ruptura em 97,52 min e a de 2 % em 220,45 min, evidenciando melhoria significativa com o aumento do teor de adsorvente. Os ajustes matemáticos confirmaram essa tendência, com o modelo de Thomas apresentando capacidade adsortiva q = 7.620,56 mg/g (1 %) e 15.232,3 mg/g (2 %), além de elevados coeficientes de determinação (R² = 0,9885 e 0,9936, respectivamente) e menor erro quadrático médio na coluna de maior teor (MSE = 0,0036), indicando melhor precisão do ajuste. O modelo de Yoon-Nelson também corroborou essa eficiência, com o parâmetro τ, relacionado ao tempo para 50% de ruptura, aumentando de 36,78 min para 73,51 min ao elevar o teor de hidrochar. Em conclusão, os resultados demonstram que o hidrochar de casca de arroz aumenta substancialmente a vida útil e a capacidade de adsorção em sistemas de fluxo contínuo, destacando-se como alternativa viável para remoção de metribuzin em água; contudo, melhorias operacionais como controle automatizado de vazão, intervalos menores de coleta, caracterizações físico-químicas adicionais e testes com água real são recomendadas para aprofundar e expandir o entendimento do desempenho do material. |
| Abstract: | The increasing presence of herbicides such as metribuzin in water bodies has driven the search for sustainable treatment methods, and hydrochar derived from rice husk emerges as a promising alternative due to the low cost and abundance of this biomass. Thus, this study aimed to evaluate the efficiency of hydrochar in the removal of metribuzin in fixed-bed systems, determining its dynamic adsorption capacity through breakthrough curves and kinetic modeling. The hydrochar was produced via hydrothermal carbonization assisted by phosphoric acid, yielding 42–47%, and the fixed beds were prepared with sand, gravel, and 1% or 2% hydrochar. Analyses were supported by a highly linear calibration curve (R² = 0.9976), enabling precise monitoring of metribuzin concentration at the column outlet. Results showed that the column without hydrochar exhibited almost immediate breakthrough and saturation at approximately 25 min, while the 1% hydrochar column presented breakthrough at 97.52 min and the 2% column at 220.45 min, demonstrating a significant performance improvement with higher adsorbent content. Mathematical modeling confirmed this trend: the Thomas model indicated adsorption capacities of q = 7620.56 mg/g (1%) and 15232.3 mg/g (2%), with high determination coefficients (R² = 0.9885 and 0.9936) and the lowest mean squared error in the 2% column (MSE = 0.0036), reflecting the best fitting accuracy. The Yoon–Nelson model also supported these findings, with the parameter τ, associated with the time required for 50% breakthrough, increasing from 36.78 min to 73.51 min as hydrochar content increased. In conclusion, the results demonstrate that rice husk hydrochar substantially enhances column lifespan and adsorption capacity in continuous-flow systems, standing out as a viable alternative for metribuzin removal from water; however, further improvements such as automated flow control, shorter sampling intervals, additional physicochemical characterizations, and tests with real water matrices are recommended to deepen and expand the understanding of the material’s performance. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39364 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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